Einleitung: Die Aktivierung des sympathischen Nervensystems ist ein wichtiger pathophysiologischer Mechanismus bei der Entstehung von Ischämie- und Reperfusionsschäden in der Niere. Die Wirkung des sympathischen Nervensystems in einzelnen Gefäßabschnitten der Niere hängt von der Expression adrenerger Rezeptoren ab. Um den Einfluss sympathischer Aktivierung auf den Gefäßtonus unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen abzuschätzen, wurden die differentielle Expression der adrenergen Rezeptoren und die Gefäßreaktion auf Noradrenalin in verschiedenen Gefäßabschnitten der Niere unter Kontrollbedingungen sowie nach Hypoxie/Reoxygenierung bestimmt. Methodik: Es wurden männliche C57BL/6-Mäuse verwendet und präpariert. Die großen Nierenarterien und die glomerulären Arteriolen wurden manuell isoliert, die afferenten Arteriolen für die Expressionsstudien mittels Eisenoxidsiebmethode gewonnen. Die Expression der adrenergen Rezeptoren (α1(A, B, D), α2(A, B, C), β1, β2, β3) wurde nach Isolation der RNA und Umschreibung in cDNA mittels real-time PCR für die einzelnen Gefäßabschnitte bestimmt. Für die Expressionsanalyse nach Hypoxie/Reoxygenierung wurden die Gefäße eine Stunde mit einem hypoxischen Gasgemisch behandelt, gefolgt von einer zehnminütigen Reoxygenierungsperiode. Zudem wurde die Gefäßreaktion von Interlobararterien sowie afferenten und efferenten Arteriolen auf unterschiedliche Noradrenalinkonzentrationen (10^-9 bis 10^-5 mol/l) untersucht. Ergebnisse: In Interlobararterien, Aa. arcuatae und afferenten Arteriolen waren alle adrenergen Rezeptoren auf mRNA-Ebene exprimiert. Die Expressionsstärke unterschied sich im Vergleich der Rezeptor-Subtypen, war jedoch im Vergleich der Gefäßabschnitte für jeden Rezeptor ähnlich, mit relativ stärkerer Expression von α1A, 1D, α2B und β2. In efferenten Arteriolen wurden aufgrund der geringen Menge biologischen Materials nur α1-Rezeptorsubtypen untersucht. Hypoxie und Reoxygenierung verringerte die Expression von α1A-Rezeptoren, während die mRNA-Expression der anderen adrenergen Rezeptoren nicht signifikant verändert war. Die funktionellen Untersuchungen zeigten eine dosisabhängige Kontraktion der Nierengefäße bei Noradrenalingabe in steigenden Konzentrationen. Die Antwort von Interlobararterien auf Noradrenalin war größer als die von glomerulären Gefäßen. Hypoxie veränderte die Gefäßantwort von Interlobararterien auf Noradrenalin nicht signifikant. Schlussfolgerung: Die Expression von α- und β-Rezeptoren in renalen Gefäßen der Maus unterstützt die Annahme eines bedeutenden Einflusses des sympathischen Nervensystems auf die Nierengefäßfunktion. Hypoxie und Reoxygenierung modifizieren die Rezeptorexpression und die Signalwege adrenerger Rezeptoren, jedoch ohne wesentlichen Einfluss auf die Noradrenalinantwort großer Nierenarterien. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass der Sympathikus erst durch Interaktion mit anderen vasoaktiven Systemen zum Ischämie-/Reperfusionsschaden beiträgt.
Introduction: Activation of the sympathetic nervous system is an important pathophysiological mechanism in the development of kidney ischemia/reperfusion injury. The effect of the sympathetic nervous system in individual sections of the kidney depends on the expression of adrenergic receptors. To assess the influence of sympathetic activation on vascular tone under physiological and pathophysiological conditions, the differential expression of the adrenergic receptors and the vascular reaction to norepinephrine were determined in various sections of the kidney under control conditions and after hypoxia/reoxygenation.
Methods: Male C57BL/6 mice were used and prepared. Large arterial vessels and the glomerular arterioles were manually isolated, the afferent arterioles used for expression studies were obtained by the iron oxide sieve method. The expression of the adrenergic receptors (α1(A, B, D), α2(A, B, C), β1, β2, β3) was determined after RNA isolation and conversion into cDNA by means of real-time PCR for the individual vascular sections. For hypoxia/reoxygenation expression analysis, the vessels were treated with a hypoxic gas mixture for one hour, followed by a ten minute reoxygenation period. In addition, the vascular response of interlobar arteries and afferent and efferent arterioles to norepinephrine (10^-9 to 10^-5 mol/l) was investigated.
Results: All adrenergic receptors were expressed at mRNA level in interlobar arteries, arcuate arteries and afferent arterioles. Comparing the receptor subtypes, the level of expression differed, but was similar for each receptor compared to the vascular sections, with relatively stronger expression of α1A, 1D, α2B and β2. In efferent arterioles, only α1-receptor subtypes were studied due to the small amount of biological material. Hypoxia and reoxygenation reduced the expression of α1A-receptors, while mRNA expression of the other adrenergic receptors was not significantly altered. The functional studies showed a dose-dependent contraction of renal vessels during norepinephrine administration in increasing concentrations. The response of interlobar arteries to norepinephrine was greater than that of glomerular vessels. Hypoxia did not significantly alter the vascular response of interlobar arteries to norepinephrine.
Conclusion: The expression of α- and β-receptors in the renal vasculature of mice supports the assumption of a significant influence of the sympathetic nervous system on the renal vascular function. Hypoxia and reoxygenation modify the receptor expression and the signaling pathways of adrenergic receptors, but without significant influence on the norepinephrine response of large renal arteries. Thus, we conclude that the sympathetic nervous system only contributes to ischemia/reperfusion injury through interaction with other vasoactive systems.
