Renal vascular function and contrast media induced acute kidney injury

Abstract

Contrast media induced acute kidney injury (CI-AKI) is the third most common cause of hospital acquired AKI. The purpose of this study was to determine whether contrast media modifies vasa recta tone and reactivity. We investigated whether there is different vasotonus to contrast media between rat and human vasa recta. Results showed that contrast media constricted rat and human vasa recta significantly and similarly. The response to angiotensin II was enhanced in rat vasa recta. Scanning electron microscopy showed the surface of endothelia damaged by contrast media in rat interlobar arteries. These phenomena were blunted by adrenomedullin. The study suggests that contrast media constrict rat and human vasa recta and this could be the result of an endothelial dysfunction induced by contrast media cytotoxicity. [P2] — A key feature of CI-AKI is the decreased glomerular filtration rate. The study tested the hypothesis that contrast media impair the mice renal microvasculature function in a manner that contributes to decrease the effective glomerular filtration pressure. Results showed that afferent arteriolar diameter was significantly decreased and its response to angiotensin II was increased by contrast media application. However, neither the diameter nor the reactivity to angiotensin II of efferent arterioles was changed. Fluorescence experiments with 4-amino-5 methylamino-2, 7- difluorofluorescein (DAF-FM) showed that both contrast media and L-NAME (L-NG- Nitroarginine methyl ester, a nitric oxide synthases inhibitor) impaired the nitric oxide bioavailability in afferent arterioles. Fluorescence experiments with dihydroethidium (DHE) showed that treatment with contrast media resulted in an increased superoxide concentration. This increase was blunted by the superoxide dismutase mimetic tempol. In conclusion, a stronger constrictive effect on afferent arterioles compared to efferent arterioles contributes to the reduced glomerular filtration rate. Decreased nitric oxide bioavailability and increased superoxide concentration might be the underlying mechanism. [P3] — Numerous studies revealed gender differences in the cardiovascular control and the pathogenesis of cardiovascular events. Here we tested the hypothesis that renal interlobar arteries present gender differences in their response to angiotensin II. The angiotensin II type 2 receptors (AT2R) may play a role in this context. Results showed that male interlobar arteries constricted more pronounced to angiotensin II compared to that of female. Blockade of AT2R enhanced constriction to angiotensin II only in females. Endothelial dependent vasodilation was more dependent on nitric oxide in females. This study suggests that the nitric oxide mediated effect via AT2R underlies the gender differences in the response of interlobar arteries to angiotensin II.

Kontrastmittel-induziertes akutes Nierenversagen (CI-AKI) ist die dritthäufigste Ursache einer krankenhauspflichtigen AKI. Das Ziel der vorliegenden Studie war, den Einfluss von Kontrastmitteln auf den Gefäßtonus und die Gefässreaktivität zu testen. Wir nahmen an, dass der mögliche Effekt durch die Wirkung auf das Gefäßendothel im Sinne einer endothelialen Dysfunktion entsteht. Es wurde weiterhin untersucht, ob es Unterschiede in der Wirkung auf humane und murine Vasa recta gibt. Die Ergebnisse zeigen vergleichbare Effekte von Kontrastmitteln auf die Gefäße verschiedener Spezies. Die Angiotensin II-Antworten waren in Vasa recta erhöht. Die Endotheloberfläche von kontrastmittelperfundierten Aa. interlobares wies Zeichen einer Schädigung auf. Beide Phänomene wurden durch Adrenomedullin abgeschwächt. Die Studien deuten auf einen konstriktorischen Effekt von Kontrastmitteln auf humane und murine Vasa recta infolge einer endotheliale Dysfunktion hin. [P2] — Die Verminderung der glomerulären Filtrationsrate ist ein Hauptcharakteristikum der CI-AKI. Die Studie prüfte die Hypothese einer differentiellen Wirkung von Kontrastmitteln auf die glomerulären Arteriolen mit dem Ergebnis eines verminderten glomerulären Filtrationsdruckes. Die Studie zeigt, dass Kontrastmittelapplikation den Durchmesser afferenter Arteriolen vermindert und die Antwort auf Angiotensin II erhöht. Efferente Arteriolen reagierten nicht signifikant auf die Kontrastmittelapplikation. L-NAME (NO-Synthase-Hemmer)-Applikation als auch Kontrastmittelgabe führten zu einer Verminderung der Fluoreszenz des Stickstoffmonoxid (NO)-Indikators 4-amino-5 methylamino-2, 7-difluorofluorescein (DAF-FM). Dies weist auf eine verminderte Bioverfügbarkeit von NO nach Kontrastmittelgabe hin. Behandlung mit Kontrastmitteln erhöhte die Fluoreszenz des Superoxid-Indikators Dihydroethidium (DHE). Diese Wirkung wurde durch das Superoxiddismutasemimetikum Tempol deutlich abgeschwächt. Wir schlussfolgern, dass die stärkere Aktion von Kontrastmitteln an den afferenten Arteriolen im Vergleich zu den efferenten Gefäßen zur Verminderung der glomerulären Filtrationsrate beitragen kann. Die Effekte von Kontrastmitteln an den afferenten Arteriolen werden durch die verminderte Bioverfügbarkeit von NO und die höhere Konzentration von Superoxid vermittelt. [P3] — Zahlreiche Studien weisen auf eine geschlechtsspezifische kardiovaskuläre Regulation und Pathogenese kardiovaskulärer Ereignisse hin. In dieser Studie gingen wir davon aus, dass interlobare Arterien der Niere geschlechtsspezifische Differenzen in der Antwort auf Angiotensin II aufweisen und dass der AT2-Rezeptor hierfür eine Rolle spielen könnte. Wir zeigten eine stärkere Kontraktion von interlobaren Arterien männlicher Mäuse in Vergleich zu weiblichen Tieren. Hemmung des AT2-Rezeptors führte nur in weiblichen Mäusen zu einer stärkeren Kontraktion der Gefäße. Die enodthelvermittelte Dilatation war in weiblichen Tieren deutlich mehr abhängig von NO als in männlichen Tieren. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass den Geschlechtsunterschieden eine vermehrte AT2-Rezeptor-vermittelte NO-Freisetzung durch Angiotensin II in weiblichen Tieren zugrunde liegt.