Noradrenalin erhöht die Angiotensin II-Antwort von Interlobararterien der Niere via p38 MAPK Aktivierung nach Hypoxie/ Reoxygenierung

Abstract

Hypoxie, Aktivierung des sympathischen Nervensystems und des Renin- Angiotensin-Systems sind wichtige Komponenten bei der Entstehung einer akuten Niereninsuffizi-enz. Bisher gibt es keine spezifische Therapie des akuten Nierenversagens. Dies beruht auf ungenügenden Kenntnissen der Pathophysiologie der Erkrankung. Wir gehen von der Hypothese aus, dass Aktivierung des sympathischen Nervensystems in Verbindung mit Ischämie/Hypoxie die renale Vasokonstriktion begünstigt. Wir etablierten ein experimentelles Modell akuter Hypoxie in renalen Arterien der Maus, um die Hypothese zu prüfen. Dabei wurden die Gefäßantworten bei Applikation vasokonstriktorischer Substanzen nach Hypoxie und Noradrenalingabe sowie kurzzeitiger Reoxygenierung getestet. Noradrenalingabe (10-9 mol/l) während der Hypoxie erhöhte die Gefäßreaktivität auf Angiotensin II deutlich. Es wurden Signalwege dieser Noradrenalinwirkung untersucht. Wir verwendeten Interlobararterien von C57BL6-Mäusen und studierten sie unter isometrischen Bedingungen im Mulvany-Myograph. Agonisten und/oder Antagonisten adrenerger Rezeptoren wurden, je nach Protokoll, unter Kontrollbedingungen (95% O2, 5% CO2) oder Hypoxie (96% N2, 5% O2) für 60 Minuten appliziert. Nach einer Reoxygenierungszeit von 10 Minuten wurden Konzentrations-Wirkungs-Kurven für konstriktorische Substanzen gemessen. Ein vergleichbares Protokoll führten wir in isolierten und perfundierten afferenten Arteriolen unter isotonischen Bedingungen durch. Phosphorylierungen der p38 MAPK und der Myosinleichtkette wurden mittels Western Blot untersucht. Die Expression von alpha- und beta- Rezeptor-Subtypen in Interlobararterien erfolgte unter Verwendung der real time PCR. Hypoxie/Reoxygenierung vermindert die Angiotensin II-Antwort von Interlobararterien. Behandlung mit Noradrenalin während der Hypoxie erhöht die Angiotensin II-Antwort der Interlobararterien und als auch von afferenten Arteriolen. Noradrenalin- oder En-dothelin-1 -Konzentrations-Wirkungs-Kurven waren nach Hypoxie/Reoxygenierung und Noradrenalingabe dagegen unverändert. Noradrenalin-Behandlung allein hatte keinen Effekt auf die Angiotensin II-Antwort der Gefäße. Prazosin- oder Yohimbinbehandlung beeinflusste den Noradrenalineffekt bei Hypoxie/Reoxygenierung nicht signifikant. Dagegen verhinderte die Kombination beider Blocker oder auch von Propranolol diesen Effekt. Der beta3-Rezeptor- Agonist BRL37344 war ähnlich effektiv wie Noradrenalin bei Gabe während der Hypoxie. Allerdings war die beta-3-Rezeptor-Blockade in Bezug auf den Noradrenalineffekt wirkungslos. Die Phosphorylierung der p38 MAPK als auch der Myosinleichtkette war nach Hypoxie/Reoxygenierung und Noradrenalinbehandlung deutlich erhöht. Der selektive p38 MAPK-Inhibitor SB202190 unterdrückte den Hypoxie/ Reoxygenierungs-Noradrenalin-Effekt. Die Studie zeigt, das Hypoxie/Reoxygenierung in Kombination mit Noradrenalin die Angiotensin II- Antwort in Interlobararterien und afferenten Arteriolen verstärkt. Dies könnte für die Entstehung eines akuten Nierenversagens von Bedeutung sein. Die Wirkung von Noradrenalin wird durch die kooperative Aktion von alpha1- und alpha2-Rezeptoren und möglicherweise von beta1- und beta2-Rezeptoren vermittelt. Die Beteiligung von beta3-Rezeptoren kann ebenfalls nicht ausgeschlossen werden. Der Signalweg, der zur Verstärkung der Angiotensin II- Antwort führt, schließt die Aktivierung von p38 MAPK ein.

Hypoxia, activation of the sympathetic nervous system and of the renin- angiotensin-system are important components in the development of acute kidney injury (AKI). There is no specific therapy for AKI due to the incomplete knowledge of the pathophysiology of the disease. We hypothesize that the concerted action of the sympathetic nervous system and of hypoxia/ischemia constricts the renal vasculature. To test the hypothesis, we established a mouse model of acute hypoxia in interlobar arteries. We investigated the vessel response to vasoconstrictor substances after hypoxia- and norepinephrine- treatment and re-oxygenation. Norepinephrine (10-9 mol/l) during hypoxia significantly increased the responses of interlobar arteries to angiotensin II after re-oxygenation. Signalling pathways of this effect were investigated. Interlobar arteries of C57BL6- mice were used and their reactivity studied under isomet-ric conditions (Mulvany-myograph). Vessels were treated with agonists and/or antago-nists of adrenergic receptors under control (95% O2, 5% CO2) or hypoxic conditions (96% N2, 5% O2), respectively, for 60 min. After re-oxygenation of 10 min, concentra-tion-response-curves were measured for constrictor agonists. We performed a similar protocol in isolated perfused, afferent arterioles under isotonic conditions. Myosin light chain- and p38 MAPK-phosphorylation were measured using Western blot technique. Alpha- and beta-receptor- mRNA-expression of interlobar arteries was determined using real time PCR. Hypoxia/re-oxygenation decreased the angiotensin response of interlobar arteries. Norepinephrine treatment in addition to hypoxia/re-oxygenation increased the response in interlobar arteries and afferent arterioles. Noradrenalin- und endothelin-1 -concentration-response curves were not changed after hypoxia/re-oxygenation + nore-pinephrine. Norepinephrine treatment without hypoxia/re-oxygenation did not influence the angiotensin II concentration-response curve. Prazosin and yohimbine during hypoxia did not change the norepinephrine effect on the angiotensin II response. The combination of prazosin and yohimbine or the treatment with propranolol reduced the norepinephrine effect. The beta3-receptor agonist BRL37344 mimicked the norepinephrine effect. A beta3-receptor blocker did not prevent the norepinephrine effect. Myosin light chain- and p38 MAPK-phosphorylation were increased after hypoxia/re- oxygenation and norepinephrine treatment. The selective p38 MAPK inhibitor SB202190 prevented the increase of the angiotensin II response after hypoxia/ reoxygenation+ norepinephrine. The study demonstrates that hypoxia/re- oxygenation in combination with norepineph-rine strengthens the response to angiotensin II in afferent arterioles and interlobar arteries. This may be important for the pathogenesis of AKI. The effect of norepinephrine is mediated by the cooperative action of alpha1- and alpha2-receptors, and possibly by beta1- and beta2-receptors. The contribution of beta3-receptors cannot be excluded. The signalling, which leads to the enhancement of the angiotensin II induced constriction, involves the p38 MAPK.