Originalarbeiten
M. Bucher

Expression vasokonstriktorischer Rezeptoren während experimenteller Endotoxämie

Expression of vasoconstrictive receptors during experimental endotoxaemia

Schlüsselwörter Zytokine, Stickstoffmonoxid, Blutdruck, Katecholamine, Vasopressin, Angiotensin
Keywords Cytokines, Nitric Oxide, Blood Pressure, Catecholamines, Vasopressin, Angiotensin
Zusammenfassung

Zusammenfassung: Die verminderte vasokonstriktorische Wirksamkeit von Norepinephrin, Angiotensin II und Vasopressin lenkte unser Interesse auf die Regulation der Rezeptoren für Vasokonstriktoren unter den Bedingungen einer experimentellen Endotoxämie in vivo und in vitro.


Zur Induktion einer Endotoxämie wurde männlichen Sprague-Dawley-Ratten Lipopolysaccharid (10 mg/kg) i.v. injiziert und der systolische Blutdruck stündlich gemessen. Die Tiere wurden 6, 12 oder 24 Stunden nach der Injektion zur Organentnahme getötet. In den Organen wurde die Genexpression von vasokonstriktorischen Rezeptoren wie Angiotensin II Typ 1 - (AT1) - Rezeptoren,Vasopressin-V1A- Rezeptoren und ?1-adrenergen Rezeptoren mittels spezifischen RNase-Protection-Assay bestimmt. Die Gewebekonzentration der proinflammatorischen Zytokine IL-1??und TNF-??und von Katecholaminen wurde mittels ELISA bzw. HPLC gemessen. Die Plasma-Renin-Aktivität, die Plasma-Angiotensin II- und Plasma-Aldosteron-Konzentration wurden mittels RIA bestimmt. Zusätzlich wurden Blutdruck-Dosis-Wirkungsversuche mit Angiotensin II und einem selektiven V1-Rezeptor-Agonisten nach Induktion einer experimentellen Endotoxämie im Vergleich zu Vehikel-injizierten Ratten durchgeführt. Renale Mesangialzellen und aortale glatte Gefäßmuskelzellen (Zelllinie A7r5) der Ratte wurden mit proinflammatorischen Zytokinen und NO-Donatoren inkubiert und die Gen- und Proteinexpression vasokonstriktorischer Rezeptoren mittels RNase- Protection-Assay bzw. anhand von Radioligand-Bindungsstudien bestimmt. Während Endotoxämie kam es zu einer arteriellen Hypotension und Tachykardie mit verminderter Blutdruckwirksamkeit von Angiotensin II und einem selektiven V1- Rezeptor-Agonisten. Plasma-Renin-Aktivität und Plasma- Angiotensin II-Konzentration waren deutlich erhöht, während die Plasma-Aldosteron-Konzentration unverändert blieb. Gleichzeitig fanden wir eine systemisch verminderte Expression von AT1-, V1A- und ?1-Rezeptoren während experimenteller Endotoxämie. In vitro fanden wir eine Verminderung der Expression vasokonstriktorischer Rezeptoren durch TNF-?, IL-1??und IFN-??und teilweise auch durch NO. Unsere Daten belegen eine systemisch verminderte Expression vasokonstriktorischer Rezeptoren während experimenteller Endotoxämie, welche möglicherweise durch proinflammatorische Zytokine und auch NO vermittelt werden könnte. Wir gehen davon aus, dass diese Herabregulation vasokonstriktorischer Rezeptoren für die vaskuläre Hyporeaktivität gegenüber Vasokonstriktoren während Sepsis mitverantwortlich ist und möglicherweise eine wichtige Rolle in der Pathogenese des septischen Kreislaufversagens spielt. Aufgrund welcher Mechanismen die verschiedenen Rezeptoren im Einzelnen unter septischen Bedingungen herunterreguliert werden und ob und wie diese verminderte Expression der vasokonstriktorischen Rezeptoren in der Zellkultur oder am intakten Organismus verhindert werden kann, bedarf weiterer Untersuchungen.

Summary Summary: The diminished vasoconstrictive activity of norepinephrine, angiotensin II or vasopressin directed our interest towards the regulation of the receptors for vasoconstrictors during the conditions of experimental endotoxaemia in vivo and in vitro. Male Sprague-Dawley rats were injected with lipopolysaccharide (10 mg/kg) i.v. to induce endotoxaemia and systolic blood pressure was measured each hour. The animals were sacrificed after 6, 12 or 24 hours and organs were removed. Gene expression of vasoconstrictive receptors such as angiotensin II type 1-(AT1)-receptors, vasopressin V1A-receptors and ?1-adrenergic receptors were determined with specific RNase-protection-assay. Tissue-concentrations of the proinflammatory cytokines IL-1??and TNF-??and of catecholamines were measured using ELISA or HPLC, respectively. Plasma-renin-activity, plasma-angiotensin II- und plasmaaldosteron- concentrations were determined with RIA. In addition, blood-pressure-dose-response studies with angiotensin II and a selective V1-receptor-agonist were carried out after induction of experimental endotoxaemia compared to vehicle-injected rats. Rat renal mesangial cells and aortal vascular smooth muscle cells (cell line A7r5) were incubated with proinflammatory cytokines and NO-donators and gene and protein expression of vasoconstrictive receptors were determined using RNase-protection-assay and radioligandbinding studies, respectively. Endotoxaemia was associated with arterial hypotension and tachycardia with diminished blood-pressure response to angiotensin II and a selective V1-receptor-agonist. Plasmarenin- activity and plasma-angiotensin II-concentration were markedly elevated whereas plasma-aldosterone-concentrations were unchanged. Concomitantly, we found a systemic downregulation of AT1-, V1A- and ?1-receptors during experimental endotoxaemia. In vitro, we found downregulation of vasoconstrictive receptors by TNF-?, IL-1??and IFN-??and, to some extent, by NO as well. Our data demonstrate a systemic downregulation of vasoconstrictive receptors during experimental endotoxaemia, which may possibly be mediated by proinflammatory cytokines and to some extent by NO.We assume that the downregulation of vasoconstrictive receptors accounts for the vascular hyporeactivity to vasoconstrictors during sepsis and possibly plays a central role in the pathogenesis of septic vascular failure. In order to identify the mechanisms causing downregulation of vasoconstrictive receptors during septic conditions, and to find out whether and how the downregulation can be prevented, further investigations are required.
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