The hypertension-prone man: A study on the pathogenesis of hypertension with regard to insulin sensitivity

Abstract

Hypertensive individuals, even non-obese, have been shown to be resistant to the insulin-mediated glucose uptake in peripheral tissues {mainly skeletal muscle}. The aim of this study was to investigate hypothetical pathophysiological mechanisms for the development of hypertension with regard to insulin sensitivity in normotensive men with a family history of hypertension (RELs) as compared to men with no such family history (CONs).



RELs were resistant to the insulin-mediated glucose uptake and had a lower maximal oxygen uptake. There was a positive correlation between insulin sensitivity and maximal oxygen uptake in both groups. When compensating for differences in maximal oxygen uptake the differences in insulin sensitivity disappeared.



RELs had retained insulin-mediated forearm vasodilation. Thus, skeletal muscle blood flow did not seem to be the major determinant of glucose disposal. On the other hand, the positive correlation between glucose disposal and the decrease in forearm vascular resistance found in RELs suggests that insulin-induced vasodilation may be a limiting factor for glucose uptake in insulin-resistant individuals.



REL had less capillaries per FTb muscle fiber and marginally greater diffusion distance from the capillary to the muscle cell, which may be a contributory factor to low insulin sensitivity in RELs. There was no difference in glycogen synthase activity between the groups so this can not explain the lower glucose disposal rate in RELs. Insulin sensitivity may also partly be influenced by the effect of testosterone on glycogen synthase activity.



REL had lower concentrations of SHBG and total testosterone, but similar free testosterone levels. The most likely explanation for this is that the SHBG level is primarily influenced by the relative hyperinsulinemia induced by the lower insulin sensitivity. Serum triglycerides and LDL/HDL ratio were elevated in RELs



RELs had retained insulin-stimulated tubular sodium reabsorption, which in a hyperinsulinemic state may cause sodium retention. The lack of suppresion of aldosterone secretion during insulin infusion in RELs may also add to the enhancement of sodium retention and contribute to the development of hypertension.



RELs had decreased fibrinolysis but also higher levels of several anti-coagulant proteins. The clinical implication for these disturbances for future development of cardiovascular disease warrants additional studies.



In conclusion, men with a family history of hypertension are insulin resistant, have a lower physical capacity, and fibrinolytic capacity, as well as elevated blood lipids as compared to controls, a constellation that may make them more prone to develop cardiovascular disease. The lower capillarisation of skeletal muscle and a more insulin-resistant muscle fibre profile may partly explain the lower insulin sensitivity. The retained antinatriuretic effect of insulin and decreased aldosterone suppression during insulin infusion may enhance sodium retention and initiate blood pressure elevation.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Man har länge känt till att högt blodtryck {hypertoni}, bukfetma och sockersjuka {ålders diabetes} existerar samtidigt hos en och samma individ. Under de senaste decennierna har forskare försökt att hitta en gemensam mekanism till dessa tillstånd. Framför allt de senaste åren har man riktat uppmärksamheten mot det fett- och sockerreglerande hormonet insulin som tycks vara associerat till samtliga ovanstående tillstånd. I slutet på 80-talet satte hypertoniforskning fart då man visade att individer med högt blodtryck hade en nedsatt känslighet av sitt insulin vad avser sockeromsättningen i kroppen {insulinresistens}, som till största del sker i muskel {upptag och upplagring}. Man kunde däremot inte klarlägga hurvida denna störning föregick eller var ett resultat av det höga blodtrycket. Genom att studera en grupp individer med hög förväntad sjuklighet i hypertoni {Släktingar=högt blodtryck i släkten}, men som ännu hade normalt blodtryck, ville vi studera om insulinresistens fanns före utvecklingen av hypertoni. Om så var fallet, vilken/vilka var mekanismerna till insulinresistens och hur skulle detta kunna leda till högt blodtryck? Slä jämfördes med friska kontrollpersoner utan högt blodtryck i släkten {Kontroller} Avhandlingen baseras på sex delarbeten som försöker ger svar på dessa frågor.



I delarbete I visas att Slä hade sämre insulinkänslighet jämfört med Kon men också sämre fysisk prestationsförmåga {mätt som syrgasupptag}. Man vet sedan tidigare att syrgasupptag är starkt kopplat till insulinkänslighet. Spekulativt skulle skillnaderna i syrgasupptag och insulinkänslighet förklaras av ärftliga skillnader i muskel fibersammansätning och/eller muskelsockeromsättning då man vet att vissa muskelfibertyper har en sämre insulinkänslighet och syreupptagande förmåga.



I delarbete II studerades effekten av insulin på blodkärlen till muskel. Man vet att insulin orskar en blodflödesöknig till muskel pga en blodkärlsvidgande effekt. Om denna effekt var nedsatt skulle detta resultera i ett sämre blodflöde med försämrad tillförsel av både insulin och socker till muskel. Vi kunde visa att den insulin förmedlade ökningen av blodflödet inte skiljde Slä och Kon åt, varför ett sämre blodflöde inte kan ha en avgörande betydelse för nedsatt insulinkänslighet.



I delarbete III togs muskelprover i samband med mätningen av insulinkänslighet. Från dessa prover bestämdes sammansättningen av muskeltyper- då dessa har olika insulinkänslighet och kärltäthet. Dessutom bestämdes glykogen syntas aktiviteten- ett äggviteämne som behövs för upplagring av socker och vars aktivitet kan påverka insulinkänsligheten. Vi kunde visa att Slä hade en mindre kärltäthet till muskel men att glykogen syntas aktiviteten ej skiljde sig åt. Därmed kunde spekulationerna från delarbete I delvis förklaras, nämligen att en sämre insulinkänsligheten hos Slä skulle kunna förklaras av ogynnsam {ev. ärftlig} muskelfibersammansättning och kärltäthet.



I delarbete IV analyserades könshormoner {testosteron} och dess bärarproteiner {SHBG}. Det har tidigare visats att om bukfeta individer med lite lägre nivåer av testosteron ges en liten testosteron dos förbättras deras insulinkänslighet och därefter sjunker även blodtrycket. I det aktuella arbetet visades att Slä hade lägre nivåer av totala mängden testosteron och även av bärarproteinet SHBG. Däremot var inte den obundna fraktionen av testosteron {den fraktion som anses utöva en biologisk effekt} skilt åt. Det fanns starka samband {statistiskt uträknade} mellan testosteron och SHBG å ena sidan och insulinkänslighet å andra sidan. Den lägre testosteron nivån förklarades sannolikt av de lägre SHBG nivåerna som i sin tur sänkts av insulin vilket man visat tidigare.



I delarbete V studerades effekten av insulin på njurens hantering av salter, salt-reglerande hormoner {fra renin, aldosteron och ANP} samt sympatiska nervsystemet {som kan påverka insulinkänsligheten, njurens salthantering och blodtrycksnivån}. Man vet sedan tidigare att i njuren orsakar insulin ett ökat upptag av saltet natrium som i sin tur drar med sig vatten åter till kärlsystemet. Detta skulle kunna vara en mekanism bakom uppkomsten av högt blodtryck. Det har också spekulerats att en primärt ökad aktivitet av det sympatiska nervsystemet bla skulle kunna orsaka nedsatt insulinkänslighet. Man kunde visa att insulinets natriumupptagande effekt på njuren var likartad i båda grupperna men att insulinkänsligheten för sockerupptag i muskel var nedsatt. Det spekulerades att om insulinnivåerna hos Slä skulle stiga {som kompensation till en försämring av insulinkänsligheten i muskel}skulle natriumupptaget i njuren stiga förutsatt att insulinets natriumupptagande effekt kvarstod. Dessutom visades att hormonet aldosteron som normalt orsakar natriumupptag i njuren inte sjönk som förväntat när man sprutade in insulin till Slä vilket också kan bidraga till ökat natriumupptag. Aktiviteten av det sympatiska nervsystemet tycktes dock ej skilja sig åt mellan grupperna. Man kunde dock påvisa en aktivitetsökning under det att man sprutade in insulin vilken var något mindre uttalad hos Slä.



I delarbete VI studerades förmågan till blodlevring resp. proppupplösande förmåga. Det är visat tidigare att unga individer med hjärtinfarkt har haft en dålig proppupplösande förmåga {höga PAI-1 nivåer, ämne som motverkar proppupplösande ämnen}. Vi kunde visa att den proppupplösande förmågan var nedsatt hos Slä men parallellt med detta var den blodlevringshämmande förmågan ökad {höga nivåer av AT III, protein C och S}. Det spekulerades kring en kompensatorisk skyddande effekt mot blodpropp pga detta. Dessutom visades att Slä hade högre nivåer av olika blodfetter {triglycerider och kolesterol} som i sig är riskfaktorer för hjärt-kärlsjukdom.



Sammanfattningsvis tycks män med ärftlighet för högt blodtryck ha en högre risk att utveckla hjärt-kärlsjukdom. Som ett uttryck för detta har Slä bla nedsatt insulin känslighet, förhöjda blodfetter, sämre fysisk prestationsförmåga samt försämrad proppupplösande förmåga. Det har tidigare visats att motion, kostomläggning {mindre fett, mer fiberrik kost och sammansatta sockerarter} med påföljande viktnedgång, förbättrar insulinkänsligheten och den fysiska arbetsförmågan bla genom förbättrad kärltäthet till muskel och omvandling till mer insulinkänsliga muskeltyper. Dessutom sjunker blodfetterna och den proppupplösande förmågan förbättras. Således kan inte vikten av motion, rätt kost och viktnedgång inte nog understrykas för att minska risken för hjärtkärl sjukdom.

• author: Endre, Tomas
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Landin-Wilhelmsen, Kerstin
• organization: Department of Clinical Sciences, Malmö
• publishing date: 1997
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Clinical Medicine
• keywords: Cardiovascular system, sex steroid hormones, sodium retention, glycogen synthase, fibrinolysis, physical fitness, blood flow, insulin resistance, muscle fibres, Kardiovaskulära systemet
• pages: 140 pages
• defense location: Department of Medicine, lecture hall, University Hospital MAS, Malmö, Sweden.
• defense date: 1997-05-12 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEMM - - 1040 - - SE
• language: English
• LU publication?: yes
• id: c0797b46-5849-41eb-8435-15a64f9bc495 (old id 29154)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:07:24
• date last changed: 2018-11-21 21:02:48