Background —Essential hypertension is associated with impaired endothelium-dependent vasodilation. Inactivation of endothelium-derived nitric oxide by oxygen free radicals participates in endothelial dysfunction in experimental hypertension. To test this hypothesis in humans, we evaluated the effect of antioxidant vitamin C on endothelium-dependent responses in essential hypertensive patients. Methods and Results —In 14 healthy subjects (47.1±4.8 years; blood pressure, 120.6±4.5/80.9±3.5 mm Hg) and 14 essential hypertensive patients (47.3±5.1 years; blood pressure, 153.9±7.1/102.3±4.1 mm Hg), we studied forearm blood flow (strain-gauge plethysmography) modifications induced by intrabrachial acetylcholine (0.15, 0.45, 1.5, 4.5, and 15 μg · 100 mL −1 · min −1 ) or sodium nitroprusside (1, 2, and 4 μg/100 mL forearm tissue per minute), an endothelium-dependent and -independent vasodilator, respectively, in basal conditions and during infusion of intrabrachial vitamin C (2.4 mg/100 mL forearm tissue per minute). In hypertensive patients but not in control subjects, vitamin C increased ( P <0.01) the impaired vasodilation to acetylcholine, whereas the response to sodium nitroprusside was unaffected. Moreover, in another 14 hypertensive patients (47.1±5.2 years; blood pressure, 155.2±6.9/103.7±4.5 mm Hg), the facilitating effect of vitamin C on vasodilation to acetylcholine was reversed by N G -monomethyl- l -arginine (100 μg/100 mL forearm tissue per minute), a nitric oxide synthase inhibitor, suggesting that in essential hypertension superoxide anions impair endothelium-dependent vasodilation by nitric oxide breakdown. Finally, because in adjunctive 7 hypertensive patients (47.8±6.1 years; blood pressure, 155.3±6.8/103.5±4.3 mm Hg), indomethacin (50 μg/100 mL forearm tissue per minute), a cyclooxygenase inhibitor, prevented the potentiating effect of vitamin C on vasodilation to acetylcholine, it is possible that in essential hypertension a main source of superoxide anions could be the cyclooxygenase pathway. Conclusions —In essential hypertensive patients, impaired endothelial vasodilation can be improved by the antioxidant vitamin C, an effect that can be reversed by the nitric oxide synthase inhibitor N G -monomethyl- l -arginine. These findings support the hypothesis that nitric oxide inactivation by oxygen free radicals contributes to endothelial dysfunction in essential hypertension.

Experimental data from normotensive and hypertensive animals indicate that aging is associated with impaired endothelium-dependent relaxations to acetylcholine, and this possibility appears to be confirmed in the human coronary artery. In the present study, we evaluated the effect of age on endothelial responsiveness in the forearm vessels of either normotensive control subjects or essential hypertensive patients.Within the normotensive or hypertensive group (n = 53 and n = 57, respectively), subjects were selected with similar blood pressure, plasma cholesterol, and glucose values, and hypercholesterolemic subjects, diabetics, and smokers were excluded. We evaluated forearm blood flow (by strain-gauge plethysmography) modifications induced by intrabrachial acetylcholine (0.15, 0.45, 1.5, 4.5, and 15 micrograms/100 mL per minute), an endothelium-dependent vasodilator, and sodium nitroprusside (1, 2, and 4 micrograms/100 mL per minute), an endothelium-independent vasodilator. Acetylcholine caused a dose-dependent vasodilation that was significantly (P < .01) lower in essential hypertensive patients than in normotensive control subjects. However, a significant negative correlation was observed between acetylcholine-induced vasodilation and patient age in both normotensive (r = -.86, P < .001) and hypertensive (r = -.85, P < .001) patients. In contrast, vasodilation to sodium nitroprusside was similar in normotensive control subjects and essential hypertensive patients with a poorer inverse correlation with patient age (normotensive control subjects, r = -.37; hypertensive patients, r = -.36) compared with acetylcholine.The present data indicate that there is a blunted response to acetylcholine with advancing age in both normotensive control subjects and essential hypertensive patients, suggesting that aging is associated with reduced endothelium-dependent vasodilation in humans.

Age-related endothelial dysfunction could be caused by an alteration in the L-arginine-NO system and the production of oxidative stress in both normotensive and hypertensive individuals. In 47 normotensive subjects and 49 patients with essential hypertension, we evaluated forearm blood flow (by strain-gauge plethysmography) modifications induced by intrabrachial sodium nitroprusside (1, 2, and 4 microg/100 mL per minute) and acetylcholine (0.15, 0.45, 1.5, 4.5, and 15 microg/100 mL per minute), an endothelium-independent vasodilator and an endothelium-dependent vasodilator, respectively. Acetylcholine was repeated in the presence of the NO synthase inhibitor N(G)-monomethyl-L-arginine (L-NMMA, 100 microg/100 mL per minute), the antioxidant vitamin C (8 mg/100 mL per minute), or both. Vasodilation to acetylcholine, but not to sodium nitroprusside, was lower (P<0.01) in hypertensive patients compared with control subjects. Moreover, in both groups, endothelium-dependent vasodilation declined with aging. In normotensive subjects, the inhibiting effect of L-NMMA on response to acetylcholine decreased in parallel with advancing age, whereas vitamin C increased vasodilation to acetylcholine in only the oldest group (age >60 years). In young hypertensive patients (age <30 years), vasodilation to acetylcholine was sensitive to L-NMMA, whereas in hypertensive patients age >30 years, vitamin C enhanced endothelium-dependent vasodilation and restored the inhibiting effect of L-NMMA on response to acetylcholine. In normotensive individuals, an earlier primary dysfunction of the NO system and a later production of oxidative stress cause age-related reduction in endothelium-dependent vasodilation. These alterations are similar but anticipated in hypertensive patients compared with normotensive subjects.

Background —Mental stress has been linked to increased morbidity and mortality in coronary artery disease and to atherosclerosis progression. Experimental studies have suggested that damage to the endothelium may be an important mechanism. Methods and Results —Endothelial function was studied in 10 healthy men (aged 50.4±9.6 years) and in 8 non–insulin-dependent diabetic men (aged 52.0±7.2 years). Brachial artery flow-mediated dilation (FMD, endothelium dependent) and response to 50 μg of sublingual glyceryl trinitrate (GTN, endothelium independent) were measured noninvasively by use of high-resolution ultrasound before and after (30, 90, and 240 minutes) a standardized mental stress test. The same protocol without mental stress was repeated on a separate occasion in the healthy men. In healthy subjects, FMD (5.0±2.1%) was significantly ( P <0.01) reduced at 30 and 90 minutes after mental stress (2.8±2.3% and 2.3±2.4%, respectively) and returned toward normal after 4 hours (4.1±2.0%). Mental stress had no effect on the response to GTN. In the repeated studies without mental stress, FMD did not change. The diabetic subjects had lower FMD than did the control subjects (3.0±1.5% versus 5.0±2.1%, respectively; P =0.02) but showed no changes in FMD (2.7±1.1% after 30 minutes, 2.8±1.9% after 90 minutes, and 3.1±2.3% after 240 minutes) or GTN responses after mental stress. Conclusions —These findings suggest that brief episodes of mental stress, similar to those encountered in everyday life, may cause transient (up to 4 hours) endothelial dysfunction in healthy young individuals. This might represent a mechanistic link between mental stress and atherogenesis.

Endothelial dysfunction is involved in the development of atherosclerosis, which precedes asymptomatic structural vascular alterations as well as clinical manifestations of cardiovascular disease (CVD). Endothelial function can be assessed non-invasively using the flow-mediated dilation (FMD) technique. Flow-mediated dilation represents an endothelium-dependent, largely nitric oxide (NO)-mediated dilatation of conduit arteries in response to an imposed increase in blood flow and shear stress. Flow-mediated dilation is affected by cardiovascular (CV) risk factors, relates to coronary artery endothelial function, and independently predicts CVD outcome. Accordingly, FMD is a tool for examining the pathophysiology of CVD and possibly identifying subjects at increased risk for future CV events. Moreover, it has merit in examining the acute and long-term impact of physiological and pharmacological interventions in humans. Despite concerns about its reproducibility, the available evidence shows that highly reliable FMD measurements can be achieved when specialized laboratories follow standardized protocols. For this purpose, updated expert consensus guidelines for the performance of FMD are presented, which are based on critical appraisal of novel technical approaches, development of analysis software, and studies exploring the physiological principles underlying the technique. Uniformity in FMD performance will (i) improve comparability between studies, (ii) contribute to construction of reference values, and (iii) offer an easy accessible and early marker of atherosclerosis that could complement clinical symptoms of structural arterial disease and facilitate early diagnosis and prediction of CVD outcomes.

To evaluate the effect of endogenous estrogens on endothelial function in humans, we examined whether menopause is associated with impairment in endothelium-dependent vasodilation in normotensive and essential hypertensive women. In 73 normotensive subjects (37 women, 36 men) and 73 hypertensive patients (36 women, 37 men), we studied endothelial function by measuring forearm blood flow modifications (strain-gauge plethysmography) induced by intrabrachial acetylcholine (0.15, 0.45, 1.5, 4.5, and 15 micrograms/100 mL per minute), an endothelium-dependent vasodilator, and sodium nitroprusside (1,2, and 4 micrograms/100 mL per minute), an endothelium-independent vasodilator. Women younger than 45 years had normal menstrual cycles. In essential hypertensive patients, responses to acetylcholine but not to sodium nitroprusside were significantly (P < .001) reduced compared with responses in normotensive subjects. Moreover, in both groups, vasodilation to acetylcholine showed a marked negative correlation with advancing age (normotensive subjects: r = -.88, P < .001; hypertensive patients: r = -.87, P < .001). In contrast, vasodilation to sodium nitroprusside showed a less evident negative correlation with advancing age (normotensive subjects: r = -46, P < .01; hypertensive patients: r = -.48, P < .01). However, in normally menstruating normotensive women, no endothelial dysfunction was observed, and age-related impairment in endothelium-dependent vasodilation was evident only after menopause. In normally menstruating hypertensive women, aging was associated with endothelial dysfunction although the deterioration of endothelium-dependent vasodilation was less marked than that in men. In contrast, after menopause, the age-related endothelial dysfunction in hypertensive women was similar to that observed in men. Finally, no sex-related difference in the response to sodium nitroprusside was observed in either normotensive subjects or essential hypertensive patients. Age-related endothelial dysfunction is attenuated in premenopausal normotensive and hypertensive women compared with men, whereas no sex-induced difference is observed after menopause, suggesting a protective effect of endogenous estrogens on endothelial function.

Background —Aging is associated with increased cardiovascular risk and endothelial dysfunction. Since exercise can improve endothelium-dependent vasodilation, in the present study we tested whether long-term physical activity could prevent aging-related endothelial dysfunction. Methods and Results —In 12 young and elderly (age 26.9±2.3 and 62.9±5.8 years, respectively) healthy sedentary subjects and 11 young and 14 elderly matched athletes (age 27.5±1.9 and 66.4±6.1 years, respectively), we studied (with strain-gauge plethysmography) forearm blood flow modifications induced by intrabrachial acetylcholine (0.15, 0.45, 1.5, 4.5, and 15 μg/100 mL per minute), an endothelium-dependent vasodilator, at baseline, during infusion of N G -monomethyl- l -arginine (L-NMMA) (100 μg/100 mL forearm tissue per minute), a nitric oxide–synthase inhibitor, vitamin C (8 mg/100 mL forearm tissue per minute), an antioxidant, and finally under simultaneous infusion of L-NMMA and vitamin C. The response to sodium nitroprusside (1, 2, and 4 μg/100 mL forearm tissue per minute) was also evaluated. In young athletes and sedentary subgroups, vasodilation to acetylcholine was inhibited by L-NMMA and was not changed by vitamin C. In elderly subjects, vasodilation to acetylcholine was blunted as compared with young subjects in both control subjects and athletes, whereas the response to sodium nitroprusside was similar. Moreover, in elderly athletes, vitamin C did not change the vasodilation to acetylcholine. In contrast, in elderly sedentary subjects, the response to acetylcholine was resistant to L-NMMA. In this subgroup, vitamin C increased the vasodilation to acetylcholine and restored the inhibiting effect of L-NMMA. Conclusions —These results suggest that regular physical activity can at least in part prevent the age-induced endothelial dysfunction, probably the restoration of nitric oxide availability consequent to prevention of production of oxidative stress.

Subclinical hypothyroidism (sHT) is associated with enhanced cardiovascular risk. To test the hypothesis that patients with sHT are characterized by endothelial dysfunction and impaired nitric oxide (NO) availability, in 14 patients [serum cholesterol, 218 +/- 41 mg/dl (5.6 +/- 0.9 mM)] and 28 euthyroid subjects, subdivided into groups A and B [serum cholesterol, 170 +/- 19 mg/dl (4.4 +/- 0.5 mM) and 217 +/- 21 mg/dl (5.6 +/- 0.5 mM), respectively], we studied the forearm blood flow (strain-gauge plethysmography) response to intrabrachial acetylcholine, an endothelium-dependent vasodilator, at baseline and during infusion of N(G)-monomethyl-L-arginine (L-NMMA), a NO synthase inhibitor. Response to sodium nitroprusside and minimal forearm vascular resistances were also evaluated. In sHT patients, vasodilation to acetylcholine was reduced, compared with group B (+358 +/- 29% vs. +503 +/- 19%, P = 0.0003) and group A (663 +/- 65%, P = 0.02 vs. group B and P = 0.0002 vs. sHT). L-NMMA blunted the vasodilation to acetylcholine in groups A and B (49.1 +/- 6.3% and 42.7 +/- 5.5% maximal forearm blood flow reduction, respectively, P < 0.0001 vs. acetylcholine), whereas it was ineffective in sHT patients (12.8 +/- 2.5%). Response to sodium nitroprusside and minimal vascular resistances were similar. In sHT (n = 9) patients, 6 months of euthyroidism by levothyroxine replacement increased acetylcholine-vasodilation and restored L-NMMA inhibition. Patients with sHT are characterized by endothelial dysfunction resulting from a reduction in NO availability, an alteration partially independent of dyslipidemia and reversed by levothyroxine supplementation.

Sodium-glucose cotransporter-2 inhibitors reduce blood pressure (BP) and renal and cardiovascular events in patients with type 2 diabetes through not fully elucidated mechanisms. Aim of this study was to investigate whether dapagliflozin is able to acutely modify systemic and renal vascular function, as well as putative mechanisms. Neuro-hormonal and vascular variables, together with 24 h diuresis, urinary sodium, glucose, isoprostanes and free-water clearance were assessed before and after a 2-day treatment with dapagliflozin 10 mg QD in sixteen type 2 diabetic patients; data were compared with those obtained in ten patients treated with hydrochlorothiazide 12.5 mg QD. Brachial artery endothelium-dependent and independent vasodilation (by flow-mediated dilation) and pulse wave velocity were assessed. Renal resistive index was obtained at rest and after glyceryl trinitrate administration. Differences were analysed by repeated measures ANOVA, considering treatment as between factor and time as within factor; Bonferroni post hoc comparison test was also used. Dapagliflozin decreased systolic BP and induced an increase in 24 h diuresis to a similar extent of hydrochlorothiazide; 24 h urinary glucose and serum magnesium were also increased. 24 h urinary sodium and fasting blood glucose were unchanged. Oxidative stress was reduced, as by a decline in urinary isoprostanes. Flow-mediated dilation was significantly increased (2.8 ± 2.2 to 4.0 ± 2.1%, p < 0.05), and pulse-wave-velocity was reduced (10.1 ± 1.6 to 8.9 ± 1.6 m/s, p < 0.05), even after correction for mean BP. Renal resistive index was reduced (0.62 ± 0.04 to 0.59 ± 0.05, p < 0.05). These vascular modifications were not observed in hydrochlorothiazide-treated individuals. An acute treatment with dapagliflozin significantly improves systemic endothelial function, arterial stiffness and renal resistive index; this effect is independent of changes in BP and occurs in the presence of stable natriuresis, suggesting a fast, direct beneficial effect on the vasculature, possibly mediated by oxidative stress reduction.

Flavanol consumption is favorably associated with cognitive function. We tested the hypothesis that dietary flavanols might improve cognitive function in subjects with mild cognitive impairment. We conducted a double-blind, parallel arm study in 90 elderly individuals with mild cognitive impairment randomized to consume once daily for 8 weeks a drink containing ≈990 mg (high flavanols), ≈520 mg (intermediate flavanols), or ≈45 mg (low flavanols) of cocoa flavanols per day. Cognitive function was assessed by Mini Mental State Examination, Trail Making Test A and B, and verbal fluency test. At the end of the follow-up period, Mini Mental State Examination was similar in the 3 treatment groups ( P =0.13). The time required to complete Trail Making Test A and Trail Making Test B was significantly ( P <0.05) lower in subjects assigned to high flavanols (38.10±10.94 and 104.10±28.73 seconds, respectively) and intermediate flavanols (40.20±11.35 and 115.97±28.35 seconds, respectively) in comparison with those assigned to low flavanols (52.60±17.97 and 139.23±43.02 seconds, respectively). Similarly, verbal fluency test score was significantly ( P <0.05) better in subjects assigned to high flavanols in comparison with those assigned to low flavanols (27.50±6.75 versus 22.30±8.09 words per 60 seconds). Insulin resistance, blood pressure, and lipid peroxidation also decreased among subjects in the high-flavanol and intermediate-flavanol groups. Changes of insulin resistance explained ≈40% of composite z score variability through the study period (partial r 2 =0.4013; P <0.0001). To the best of our knowledge, this is the first dietary intervention study demonstrating that the regular consumption of cocoa flavanols might be effective in improving cognitive function in elderly subjects with mild cognitive impairment. This effect appears mediated in part by an improvement in insulin sensitivity.