Effects of Vertigoheel® on the microcirculation of spontaneously hypertensive rats

Abstract

Objective: Earlier studies have demonstrated that Vertigoheel® increased perfusion in a skin area considered as proxy to the inner ear of vertigo patients. Furthermore, the vasorelaxant effect has been shown to be related to the synergistic stimulation of cyclic nucleotide signalling pathways. We speculated that Vertigoheel® might provide a beneficial effect for further diseases that are associated with impaired microvascular perfusion and/or dysfunction of the vessel wall, such as vascular dementia (VaD). In this study we hypothesized that Vertigoheel® would have a vasorelaxant effect on cerebral microcirculation in spontaneously hypertensive rats (SHR). Therefore, the aim of this study was to investigate whether Vertigoheel® has a vasorelaxant effect on the cerebral microcirculation of SHR and to assess the putative mechanisms of this effect. Methods: Baseline skin microvascular vasodilatory responses to acetylcholine (ACh) and sodium nitroprusside (SNP) were assessed with laser-Doppler flowmetry (LDF) in the dorsal skin of 16-week-old SHR and Wistar Kyoto rats (WKY). Vertigoheel® was administered intraperitoneally (2 ml • kg-1 • d-1), three times per week for 8 weeks. After 8 weeks, skin microvascular reactivity was reassessed, followed by LDF cerebral microvascular assessment of the perfusion response to mild hypercapnia (5% CO2). Expressions of endothelial nitric oxide synthase (eNOS), phosphodiesterase 5 (PDE5), and phosphodiesterase 4 (PDE4) in cerebral tissue were assessd using Western blotting. Cerebral cyclic adenosine monophosphate (cAMP) and cyclic guanosine monophosphate (cGMP) tissue concentrations were measured with ELISA. Results: Baseline skin microvascular reactivity assessment showed relaxation disturbance in SHR compared to WKY in response to both, ACh and SNP. After 8 weeks of Vertigoheel® administration, skin microvascular reactivity reassessment showed no difference between SHR Vertigoheel® treatment (SHR-V) and the SHR control group (SHR-C). The baseline vasorelaxation difference between SHR and WKY was not found any more in the second assessment of skin microvascular reactivity. However, the cerebral microvascular response was significantly greater in SHR-V than SHR-C. No significant difference between Wistar Kyoto Vertigoheel® treatment (WKY-V) and Wistar Kyoto control group (WKY-C) was detected. Western blotting result showed significantly higher eNOS expression in the SHR-V than in the SHR-C. No such difference was observed between the WKY-V and WKY-C. No differences were detected in PDE5 and PDE4 expression, cAMP, or cGMP in SHR-V compared with SHR-C, nor in WKY-V compared with WKY-C. Conclusion: Vertigoheel® has a vasorelaxant effect on the cerebral microcirculation of SHR-V after 8 weeks administration. This effect might be associated with increased eNOS expression in SHR cerebral tissue.

Ziel: In früheren Studien wurde die Effektivität von Vertigoheel® gegen Schwindel belegt. Diese Erkrankung geht mit einer beeinträchtigten mikrovaskulären Perfusion des vertebrobasilaren Systems im Bereich des Innenohrs einher. Darüber hinaus wurde eine vasorelaxierende Wirkung von Vertigoheel® gezeigt, welche im Zusammenhang mit der synergistischen Stimulation der zyklischen Nukleotid-Signalwege steht. Daraus erwächst die Annahme, dass Vertigoheel® einen positiven Effekt auf weitere Krankheiten wie vaskuläre Demenz (VaD) haben könnte, die mit einer beeinträchtigten mikrovaskulären Perfusion und/oder Dysfunktion der Gefäßwand assoziiert sind. In dieser Arbeit wird die Hypothese aufgestellt, dass Vertigoheel® eine vasorelaxierende Wirkung auf die zerebrale Mikrozirkulation bei spontan hypertensiven Ratten (SHR) hat. Das Ziel dieser Arbeit war die Bestätigung der vasorelaxierenden Wirkung von Vertigoheel® auf die zerebrale Mikrozirkulation von SHR, sowie die Bestimmung der daran möglicherweise beteiligten Mechanismen. Methoden: Die mikrovaskuläre Reaktivität der Haut auf Acetylcholin (ACh) und Natrium-Nitroprussid (SNP) wurde mittels Laser-Doppler-Flowmetrie (LDF) in der Rückenhaut von 16 Wochen alten SHR und Wistar Kyoto Ratten (WKY) bestimmt. Anschließend wurde je eine Gruppe von SHR und WKY Ratten mit Vertigoheel® intraperitoneal (2 ml • kg-1 • d-1) dreimal pro Woche über acht Wochen behandelt, Je eine Gruppe von SHR und WKY Ratten diente als unbehandelte Kontrolle. Nach acht Wochen wurde die mikrovaskuläre Reaktivität der Haut erneut bestimmt, gefolgt von einer zerebralen mikrovaskulären LDF-Antwort auf moderate Hyperkapnie (5% CO2). Die Expression der endothelialen Stickoxidsynthase (eNOS), der Phosphodiesterase 5 (PDE5) und der Phosphodiesterase 4 (PDE4) im zerebralen Gewebe wurde mittels Western Blotting ermittelt. Die zerebrale Konzentration von zyklischem Adenosinmonophosphat (cAMP) und zyklischem Guanosinmonophosphat (cGMP) wurde mittels ELISA gemessen. Ergebnisse: Die primäre Beurteilung der mikrovaskulären Reaktivität der Haut zeigte Relaxationsstörungen bei SHR im Vergleich zu WKY Ratten sowohl nach ACh und SNP Applikation. Nach achtwöchiger Verabreichung von Vertigoheel® ergab die mikrovaskuläre Reaktivitätsneubewertung keinen Unterschied zwischen der SHR-Vertigoheel-Gruppe (SHR-V) und der SHR-Kontrollgruppe (SHR-C). Die Differenz in der mikrovaskulären Reaktivität zwischen SHR und WKY konnte nicht mehr nachgewiesen werden. Die zerebrale mikrovaskuläre Antwort auf Hyperknapie dagegen fiel bei SHR-V signifikant höher aus als bei SHR-C. Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied zwischen der Wistar Kyoto- Vertigoheel®-Gruppe (WKY-V) und der Wistar Kyoto-Kontrollgruppe (WKY-C). In den Western-Blots ergab sich eine signifikant höhere eNOS-Expression bei SHR-V als bei SHR-C Tieren. Es wurde kein Unterschied zwischen WKY-V und WKY-C beobachtet. Es wurden keine Unterschiede in der PDE5 oder PDE4 Expression und in den Gewebekonzentrationen von cAMP oder cGMP bei SHR-V im Vergleich zu SHR-C Ratten oder zwischen WKY-V und WKY-C Tieren nachgewiesen. Schlussfolgerung: Vertigoheel® hat eine vasorelaxierende Wirkung auf die zerebrale Mikrozirkulation von SHR-V nach einer Applikationsdauer von acht Wochen. Dieser Effekt könnte mit einer gesteigerten Expression der eNOS assoziiert sein.