Influence of iodinated contrast media on cerebral and renal vascular function

Abstract

Iodinated contrast media exert toxic effects on vessels. Patients surviving subarachnoid hemorrhage and vasospasm require angiographic examinations. We hypothesized that contrast media influence cerebral blood flow autoregulation. To test the hypothesis, we developed an in vitro model of cerebral vasospasm. Rat superior cerebellar arteries were isolated, pressurized and studied under isobaric conditions. Coagulated blood was used to simulate hemorrhage, and the contrast medium was applied intraluminally. We found that exposition to blood caused development of a stronger myogenic tone and a decrease of the myogenic response compared to control. The contrast medium had no negative influence on myogenic tone and myogenic response in our model of vasospasm post subarachnoid hemorrhage. Thus, this in vitro study suggests no severe impairment of cerebral vessel function by iodinated contrast media [P1]. Oxidative stress has been discussed as an important factor in the pathogenesis of contrast media-induced acute kidney injury (CI-AKI). We proposed increase of superoxide and decrease of nitric oxide as consequences of cell damage caused by contrast media. We also hypothesized that oxidative stress impairs tubuloglomerular feedback. Rat thick ascending limbs and rabbit juxtaglomerular apparatus were isolated and perfused with the contrast medium or vehicle. Oxidative stress and cell death rate were estimated by using fluorescence methods. Tubuloglomerular feedback was measured in the double perfused juxtaglomerular apparatus. We found an increased superoxide and a decreased nitric oxide bioavailability, and an increased cell death rate in contrast-perfused thick ascending limbs. Tubuloglomerular response was enhanced in contrast-perfused juxtaglomerular apparatus. In conclusion, application of the contrast medium directly induced tubular cell death and local oxidative stress, and modified tubuloglomerular feedback. These derangements may play a role in CI-AKI pathogenesis [P2]. Females are protected from cardiovascular events before menopause, suggesting sex related differences in cardiovascular control. We tested the hypothesis that renal vessels of female and male mice differ in response to angiotensin II, a main player of renal perfusion control, and checked a possible role of angiotensin II type 2 receptors in this context. Our experiments with isolated renal interlobar arteries mounted in the wire myograph showed stronger contraction to angiotensin II in males. Blockade of angiotensin II type 2 receptors strengthened the contraction to angiotensin II only in females. Further investigations revealed endothelial nitric oxide as the main mediator of these events. The results suggest a nitric oxide-mediated sex-specific action of angiotensin II via angiotensin II type 2 receptors in renal interlobar arteries [P3].

Jodhaltige Kontrastmittel beeinflussen die Gefäßfunktion über ihre toxischen Eigenschaften. Da Patienten mit Subarachnoidalblutung und Gefäßspasmus angiographisch untersucht werden müssen, haben wir einen möglichen Einfluss von Kontrastmitteln auf die Hirnarterienfunktion getestet. Dafür wurde ein in vitro Modell des zerebralen Vasospasmus entwickelt. Die Arteria cerebellaris superior der Ratte wurde isoliert, unter physiologischen Druck gesetzt und unter isobarischen Bedingungen studiert. Geronnenes Blut wurde in das Gefäßbad eingebracht, um die Subarachbnoidalblutung zu simulieren. Das Kontrastmittel wurde ins Gefäßlumen appliziert. Die Ergebnisse zeigen, dass geronnenes Blut den myogenen Tonus erhöht und die myogene Antwort beeinträchtigt. Das Röntgenkontrastmittel hat keinen negativen Einfluss auf den Tonus oder die myogene Antwort. Die Ergebnisse dieser in vitro Studie zeigen keine wesentliche Beeinflussung der Hirnarterienfunktion durch jodhaltige Kontrastmittel [P1]. Experimentelle und klinische Studien weisen darauf hin, dass oxidativer Stress eine Rolle in der Genese kontrastmittelinduzierten akuten Nierenversagens (CI-AKI) spielen kann. Wir prüften die Hypothese, dass eine erhöhte Superoxidkonzentration und verringerte Stickstoffmonoxidbioverfügbarkeit die Folge kontrastmittelinduzierter Zellzerstörung sind, und dass oxidativer Stress tubuloglomeruläre Signalwege stört. Der dicke aufsteigende Teil der Henle-Schleife (Ratte) bzw. der juxtaglomeruläre Apparat (Kaninchen) wurden isoliert und mit Kontrastmittel perfundiert. Oxidativer Stress und Zellschädigung wurden unter Anwendung von Fluoreszenz-Verfahren erfasst. Die tubuloglomeruläre Rückkopplung wurde mittels Doppelperfusion des juxtaglomerulären Apparates gemessen. Das jodhaltige Kontrastmittel Iodixanol erhöhte die Superoxidkonzentration, verminderte die Stickstoffmonoxidbioverfügbarkeit und beschleunigte den Epithelzelluntergang in dem dicken aufsteigenden Teil der Henle-Schleife. Die tubuloglomeruläre Rückkopplung wurde durch das Kontrastmittel konzentrationsabhängig moduliert. In Verbindung mit oxidativem Stress und Stickstoffmonoxidmangel an den Gefäßen kann dies zur Verminderung des renalen Blutflusses und der Nierenfunktion bei CI-AKI beitragen [P2]. Frauen vor der Menopause sind von kardiovaskulären Krankheiten weniger betroffen als Männer. Dies weist auf eine geschlechtspezifische Herz-Kreislauf-Regulation, –Pathologie, als auch Blutdruckregulation hin. Wir untersuchten geschlechtsabhängige Antworten der Arteria interlobares der Mausniere auf Angiotensin II, welches in der Regulation der Nierendurchblutung eine große Rolle spielt. Die männlichen Arterien zeigten unter isometrischen Bedingungen eine stärkere Kontraktion durch Angiotensin II im Vergleich zu weiblichen Gefäßen. Die Blockade des Angiotensin II Type-2-Rezeptors verstärkte die Kontraktion durch Angiotensin II nur bei weiblichen Mäusen. Die Gefäßreaktivität war bei weiblichen Mäusen stärker vom Stickstoffmonoxid abhängig als bei männlichen Tieren. Wir schlussfolgern, dass es eine Stickstoffmonoxid-vermittelte, geschlechtsspezifische, Angiotensin II- induzierte Gefäßdilatation via Type-2-Rezeptoren gibt, welche Unterschiede in der Nierenperfusion und damit in der Blutdruckregulation verursachen kann [P3].