Einleitung: Hypoxie/Reoxygenierung (H/R) spielt eine wichtige Rolle in der Pathogenese des akuten Nierenversagens. Wir testeten die Hypothese, dass H/R die Vasoreaktivität afferenter Arteriolen auf Angiotensin II (Ang II) erhöht. Dazu etablierten wir in unserem Labor das innovative in situ Modell des akuten Nierenschnitts und verglichen die Ergebnisse mit Studien an isolierten afferenten Arteriolen, um den Einfluss des umliegenden Gewebes auf die Gefäßfunktion zu untersuchen. Methoden: Es wurden 200 µm dünne Nierenschnitte hergestellt. Zur Prüfung der Viabilität erfolgten Hämatoxylin-Eosin (HE)-Färbungen. Die Gefäße wurden mittels Differential-Interferenzkontrast auf einem invertierten Mikroskop dargestellt. Zur Charakterisierung der Vasoreaktivität afferenter Arteriolen wurden vasoaktive Substanzen appliziert. Für Versuche nach H/R wurden die Schnitte in eine Hypoxiekammer (95% N2, 5% CO2) für 30, 60 oder 90 Minuten transferiert und für 10 oder 20 Minuten reoxygeniert. Anschließend wurde die Ang II-Antwort untersucht. Versuche mit isolierten afferenten Arteriolen erfolgten unter Kontrollbedingungen sowie nach 60 Minuten Hypoxie und 10 Minuten Reoxygenierung. Zudem wurden die Veränderungen von zytosolischen Kalzium-Transienten sowie die mRNA-Expression von Ang II-Rezeptoren und der NADPH-Oxidase in isolierten Arteriolen bestimmt. Die Messung der Aktivität der Superoxiddismutase (SOD) erfolgte in Nierenschnitten. Ergebnisse: H/R verursachte nekrotische Veränderungen. Bolusapplikationen von Ang II (10-7 mol/l), Norepinephrin (10-5 mol/l), Endothelin-1 (10-5 mol/l) und Adenosintriphosphat (10-5 mol/l) führten zu einer maximalen Vasokonstriktion afferenter Arteriolen auf 44,5 ± 2,8 %, 50,0 ± 2,2%, 45,3 ± 2,6% und 74,1 ± 1,8 % des basalen Durchmessers. Eine Inhibierung der NO-Synthetase mit L-NAME (10-4 mol/l) verstärkte die Ang II-vermittelte Vasokonstriktion (32,3 ± 2,3 %). H/R verstärkte die Ang II-Antwort afferenter Arteriolen im Vergleich zu Kontrollen. Die Kalziumtransienten waren allerdings nicht verändert. Tempol hob den Effekt von H/R auf die Ang II-Antwort auf. H/R erhöhte zudem signifikant die mRNA Expression von NOX2 und verringerte die von NOX4, beeinflusste aber nicht die Ang II-Rezeptoren. Die SOD-Aktivität war signifikant verringert. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der HE-Färbungen und der funktionellen Testungen mit vasoaktiven Substanzen zeigen, dass das in situ Modell des akuten Nierenschnitts für die Untersuchung afferenter Arteriolen geeignet ist. Die verstärkte Gefäßantwort auf Ang II nach H/R weist darauf hin, dass ein erhöhter renaler Gefäßwiderstand mit in der Folge vermindertem renalen
Blutfluss an der multifaktoriellen Genese des akuten Nierenversagens beteiligt sein könnte. Dieser Effekt trat allerdings unabhängig vom umgebenden Gewebe auf. Oxidativer Stress und erhöhte Kalziumsensitivität des kontraktilen Apparates könnten mögliche Mechanismen sein, die zur der beobachteten erhöhten Ang II-Antwort nach H/R führen.
Introduction: Hypoxia/re-oxygenation (H/R) plays an important role in the pathogenesis of acute kidney injury. We hypothesize that H/R increases the vasoreactivity of afferent arterioles to angiotensin II (Ang II), which might promote development of kidney injury. To test the hypothesis, we compared an innovative in situ model of live kidney slices with isolated afferent arterioles to assess the impact of surrounding tubules on microvascular function. Methods: Hematoxylin and eosin staining (H&E) was used to estimate viability of live kidney slices. For functional experiments, kidney slices (200 µm) of C57BL/6 mice were prepared. Afferent arterioles were visualized by differential interference contrast applied to an inverted microscope. To characterize vessel reactivity in this model, vasoactive substances were administered. For H/R experiments, the slices were transferred into a hypoxia chamber (95% N2, 5% CO2) for 30, 60 or 90 minutes and re-oxygenated for 10 or 20 minutes. Isolated arterioles were either subjected to control conditions or 60 minutes hypoxia and 10 minutes reoxygenation. Changes of cytosolic calcium transients and mRNA expression of Ang II-receptors and NADPH oxidase were studied in isolated afferent arterioles. Superoxide dismutase (SOD) activity was measured in live slices. Results: H/R resulted in enhanced necrosis of the tissue compared to control conditions. Afferent arterioles responded to the bolus application of Ang II (10-7 mol/l), norepinephrine (10-5 mol/l), endothelin-1 (105 mol/l) and ATP (10-5 mol/l) with a maximum constriction, to 44.5 ± 2.8 %, 50.0 ± 2.2%, 45.3 ± 2.6% and 74.1 ± 1.8, respectively. Inhibition of the NO-synthesis by L-NAME (10-4 mol/l) significantly augmented the vasoconstriction to Ang II (32.3 ± 2.3 %). H/R increased the Ang II response in live slices and isolated afferent arterioles compared to control conditions. However, calcium transients did not change. Tempol prevented the H/R effect on Ang II responsiveness. H/R further significantly increased NOX2 and decreased NOX4 mRNA expression, but did not influence Ang II receptor expression. SOD activity was significantly diminished. Conclusion: H&E and functional testing with vasoactive substances indicates the usefulness of the in situ model for the investigation of afferent arteriolar function. The increased response to Ang II in H/R suggests that an increased renal resistance contributes to reduced renal perfusion as one component in the multifactorial genesis of acute kidney injury. However, this effect occurred independently from the surrounding tissue. Oxidative stress and increased calcium sensitivity of the contractile apparatus might be possible mechanisms resulting in increased Ang II response after H/R.
